高速重型立車閉式靜壓工作臺

寇宗鋒 吳庭榮 陳 洋

(一重集團紹興重型機床有限公司，浙江 紹興 312000)

傳統(tǒng)大、中型立車工作臺多采用靜壓技術，因其采用壓力油膜作為工作介質，具有高承載剛度特性，摩擦副間無磨損，可克服爬行現(xiàn)象，運轉靈敏平穩(wěn)，以及其承載油膜的誤差均化和減震、吸震作用使得靜壓工作臺具有極高的回轉精度和定位精度。也正是由于上述突出優(yōu)點使其在精密機床行業(yè)得到了廣泛應用。

現(xiàn)有立車工作臺靜壓結構均為開式靜壓結構，如圖1所示為典型開式靜壓工作臺結構。

開式靜壓導軌：壓力油經節(jié)流器或多頭恒流分油器進入導軌的各個油腔，使運動部件浮起，導軌面被油膜隔開，油腔中的油不斷地通過封油邊而流回油箱。當動導軌受到外載荷作用向下產生一個位移時，導軌間隙變小，增加了回油阻力，使油腔中的油壓升高，以平衡外載荷。

近年來隨著產品向大型化、重型化、高速高精化發(fā)展，對工作臺的承載能力、靜、動態(tài)性能均提出了新的要求，尤其大型立式車銑復合機床的出現(xiàn)，傳統(tǒng)的回轉工作臺由于結構等方面的原因開始不能滿足設計要求。經過研究、實踐設計出了承載能力更大、精度更高、性能更穩(wěn)定的閉式靜壓工作臺，如圖2為所設計的閉式靜壓工作臺結構圖。

該工作臺主要由工作臺面花盤、工作臺底座、主軸裝置、驅動軸及靜壓結構組成；機械傳動結構與開式靜壓工作臺相似：花盤通過主軸軸承與把合在工作臺底座上的主軸連接實現(xiàn)臺面花盤的軸向定位，通過驅動軸齒輪與把合在花盤上的齒圈嚙合實現(xiàn)花盤臺面的轉動，除了通常在工作臺底座上設置靜壓油腔外，本工作臺最大特點是在花盤導軌的上面也設置了相關的靜壓油腔，形成了臺面花盤導軌的閉式靜壓。該結構的特點如下：(1)由于在臺面花盤導軌上下面均設置了靜壓油腔，可有效地防止由于高速、重載機床導軌上的載荷與速度變換范圍較廣，載荷分布不均，切削力等原因可能造成的局部過載與剛度低，可以承受雙向外載荷，保證運動部件工作平穩(wěn),明顯提高導軌工作運行的精度、平穩(wěn)性和可靠性；(2)可以有效地解決工作臺在高轉速，油溫升高、油液粘度下降、下油膜厚度難以控制的情況。

本結構在靜壓油腔的設計上采用了新型結構的靜壓油墊，是一種具有多環(huán)形流道油腔和阻尼型封油邊結構的靜壓油墊，結構簡圖如圖3。

此種靜壓油墊的結構特點有：(1)新型結構靜壓油墊在油腔和封油邊上分別設置阻尼流道和阻尼槽，可以使淺油腔和油膜間隙內的高速液壓油在阻尼流道和阻尼槽內產生紊流，利用紊流流動特性，可以增加液阻，提高承載性能，實現(xiàn)壓力增益；(2)在靜壓油墊的封油邊設置阻尼槽，可在阻尼槽處產生局部靜壓效應，減小封油邊摩擦，提高了靜壓油墊的油膜剛度。

多環(huán)形流道油腔和阻尼型封油邊結構的新型靜壓油墊結構，通過實際的使用，表明其承載能力和油膜剛度優(yōu)于傳統(tǒng)結構的靜壓油墊。

該結構同時在靜壓供油方式的選擇上結合了傳統(tǒng)的定量供油和定壓供油兩種不同的供油方式，采用定量定壓復合供油方式，可以有效地彌補單獨使用一種供油方式的缺陷，顯著提高了靜壓油膜的剛度，油膜厚度的可控性也得到了很好的提高，工作臺高速運行的穩(wěn)定性得到很好的提高。工作臺壓板采用定壓供油方式，下導軌采用定量供油方式。工作臺靜壓原理圖如圖4。